Нейросеть научили предсказывать наводнения по Flickr — Naked Science
11.03.2017
Редакция Naked Science

Нейросеть научили предсказывать наводнения по Flickr

Современные системы предупреждения об опасности стихийных бедствий во многом основаны на работе специализированного оборудования и профессиональных аналитиков. В то же время существуют сервисы, с помощью которых все желающие в реальном времени могут сообщить властям об изменении некоторых климатических показателей, например количества осадков или уровня водоемов. Кроме того, ранее Геологическая служба США (USGS) признала, что анализ пользовательского...

untitled-1
©Wikipedia

Современные системы предупреждения об опасности стихийных бедствий во многом основаны на работе специализированного оборудования и профессиональных аналитиков. В то же время существуют сервисы, с помощью которых все желающие в реальном времени могут сообщить властям об изменении некоторых климатических показателей, например количества осадков или уровня водоемов. Кроме того, ранее Геологическая служба США (USGS) признала, что анализ пользовательского контента и геопозиционирования постов в Twitter может быть хорошим дополнением к высокотехнологичным методам, выступая в роли «социального барометра».

 

Прошлые исследования показали, что схожим образом может использоваться сервис для обмена фотографиями Flickr. Так, динамика публикаций, а также характер их описания и тегов коррелировали с колебаниями атмосферного давления в штате Нью-Джерси накануне и во время урагана «Сэнди» в 2012 году, что теоретически позволяло прогнозировать изменения погоды в пострадавших районах. Тем не менее, существующие методы анализа контента в соцсетях часто зависят от ключевых слов и фраз, соответствующих конкретному типу или названию стихийного бедствия («наводнение», «Катрина»). По мнению авторов новой работы, такой подход может быть эффективен при решении оперативных задач, но его возможности сильно ограничены.

 

Чтобы восполнить пробел, ученые из Уорикского университета разработали алгоритм для семантического анализа тегов, который тренировали с помощью метода матрицы корреляции деконструированных каскадов (Deconstructed Cascade Correlation Matrix). Этот метод позволяет обучать искусственную нейросеть анализу целевой проблемы, «замораживая» весовые коэффициенты скрытых блоков на входе, — в результате оценка остается относительно стабильной несмотря на изменчивость параметров. Кроме того, DCCM предусматривает возможность вертикальной и горизонтальной деконструкции переменных и работу онлайн. Метод является междисциплинарным и применяется, в том числе, для прогнозирования погоды.

 

Команда обучала новый алгоритм на фотографиях и видеороликах из пакета Yahoo Flickr Creative Commons 100M (YFCC100M), которые были опубликованы в период с апреля 2004 по август 2014 года. На входе компьютер анализировал материалы по четырем общим («природа», «пейзаж», «река», «вода») и двум сводным («RW» — от «река» и «вода», и «NL» — от «природа» и «пейзаж») тегам, каждый из которых на выходе был связан с специфическими («потоп», «наводнение», «пойма») тегами без указания атрибутов веса. Сопоставление тегов с риском стихийного бедствия проводилось на основании трех параметров: масштаба события, количества публикаций за пять суток до пика наводнения и спустя пять суток, а также шаблона поведения в пиковый период наводнения.

 

Сравнение числа тегов «RW» и «наводнение» (a), числа тегов «RW» и NL» (b) до и после (1) и в пиковый период наводнения (2) / ©Nataliya Tkachenko et al., PLOS ONE, 2017

 

Результаты показали, что появление во Flickr тегов, связанных с наводнениями, статистически значимо коррелирует с показателем встречаемости специфических («вода», «река») и сводных («RW») тегов. В то же время угроза стихийного бедствия оказалась почти не связана с ростом числа таких тегов, как «пейзаж» и «природа». Примечательно, что теги «вода» и «река» заняли промежуточное положение между маркерами бедствия и тематикой природы и примерно одинаково коррелировали с остальными тегами. Сводные теги чаще встречались за один день до пикового периода наводнения, при этом по мере приближения к пику тег «RW» использовался все чаще, а тег «NL», напротив, резко терял популярность.

 

Кроме того, ученые ретроспективно проверили способность модели предсказывать наводнение по числу публикаций в день за пять суток до события. Наиболее сильной корреляция оказалась для тегов «RW» и «вода». Так, на угрозу бедствия указывал рост числа загрузок с тегом «RW» до 100 и более за пять дней до наводнения с последующим плавным падением показателя. При увеличении количества публикаций с тегом «RW» до 125 и более в день корреляция увеличивалась; схожая динамика оказалась характерна для роста загрузок с тегом «вода» до 125 и более в день с пиком за три дня до наводнения и последующим снижением показателя.

 

По мнению авторов, их исследование указывает на то, что социальные сети являются ресурсом, который может использоваться в сочетании с профессиональными источниками метеорологичесикх данных. В будущем такие системы предупреждения, основанные на анализе пользовательского контента, могли бы обладать беспрецедентными точностью и эффективностью, считают ученые.

Поведение пользователей социальных сетей становится объектом изучения не впервые. Ранее психологи связали активность на таких площадках с чувством социальной изоляции, а физики сравнили распространение мемов в социальных сетях со статистическими моделями, которые описывают эпидемии и финансовые рынки.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Вчера, 15:26
Александр Березин

Сегодня на Землю вернулся экипаж Inspiration 4. Пресса уже единодушно пишет об этом так: большой и яркий успех амбициозной космической компании. Без единого профессионала-астронавта — и взлетели выше МКС! Все это правда. Но правда и другое: сам Илон Маск и все, кто хорошо представляют себе пилотируемые космические полеты, находились в напряжении все трое суток, пока четверо смелых из Inspiration 4 были в космосе. И можно с уверенностью сказать, что впереди у SpaceX, кажется, еще куда более рискованные полеты. Попробуем разобраться почему.

Позавчера, 12:59
Алиса Гаджиева

Несмотря на то, что в крестовых походах погибли тысячи людей, археологи невероятно редко обнаруживают их массовые захоронения. По одной из версий, убитых, найденных в этот раз, хоронил лично Людовик IX Святой, король Франции, предводитель двух крестовых походов.

Позавчера, 16:28
Илья Ведмеденко

Модернизированный стратегический бомбардировщик Ту-160 снова поднялся в небо. Самолет среди прочего получил обновленную силовую установку.

15 сентября
Ольга Иванова

Американские исследователи выяснили, что в женских тампонах содержатся летучие органические соединения, которые влияют на присутствие этих веществ в моче. Интересно, что в прокладках их содержание значительно ниже.

15 сентября
ПНИПУ

Ученые Пермского Политеха и Хуачжунского университета науки и технологии (КНР) создали уникальную технологию, которая позволит предприятиям производить промышленные изделия без дефектов. Лазерная сварка в вакууме позволит повысить качество ответственных конструкций в аэрокосмической и машиностроительной отраслях. Российские и зарубежные ученые реализовали разработку благодаря уникальному проекту международных исследовательских групп (МИГов), который действует в Пермском крае с 2011 года и не имеет аналогов в России.

Вчера, 15:26
Александр Березин

Сегодня на Землю вернулся экипаж Inspiration 4. Пресса уже единодушно пишет об этом так: большой и яркий успех амбициозной космической компании. Без единого профессионала-астронавта — и взлетели выше МКС! Все это правда. Но правда и другое: сам Илон Маск и все, кто хорошо представляют себе пилотируемые космические полеты, находились в напряжении все трое суток, пока четверо смелых из Inspiration 4 были в космосе. И можно с уверенностью сказать, что впереди у SpaceX, кажется, еще куда более рискованные полеты. Попробуем разобраться почему.

3 сентября
Алиса Гаджиева

Два бронзовых тарана и свинцовые пули обнаружили на месте битвы при Эгатских островах, состоявшейся почти 23 века назад.

11 сентября
Алиса Гаджиева

Необычное погребение обнаружили во время работ по устройству пруда в гольф-клубе.

9 сентября
Алиса Гаджиева

Необычный артефакт обнаружили в одном из пунктов сбора вторсырья в Красноярском крае.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: